Caratterizzazione delle emissioni

Elementi specifici di pericolosità Composizione chimica (natura) Granulometria (solo per il PM evidentemente) Concentrazione

Pericolosità in relazione alla composizione chimica La composizione chimica rappresenta uno specifico elemento di tossicità (capacità di alcune sostanze di agire per via chimica sull’organismo con effetto nocivo più o meno esteso) piombo, l’arsenico, il manganese: producono veri e propri avvelenamenti a seguito di inalazioni più o meno prolungate polvere di silice libera e di amianto: il contatto prolungato determina vere e proprie malattie professionali (silicosi, asbestosi). cromati alcalini, di fluoruri, dell’antracene, dell’anilina, del piombo: processi infiammatori della cute (dermatiti professionali tipo eczemi, discromie, distrofie ed anche neoplasie) emissioni di cotone, lino, canapa, farina: VARIE allergie, fra le quali la più temuta è l’asma bronchiale

Pericolosità in relazione alla granulometria emissioni di carbone, ferro, farina ed altre sostanze inerti provocano depositi e stratificazioni nell’apparato respiratorio, riducendone le capacità funzionali. La granulometria incide sulla del particolato (PM) di superare le barriere dell’apparato respiratorio penetrando a fondo nei polmoni e permanendovi, riducendone la capacità funzionale. Barriere (mucose delle vie aeree): la polvere si incolla al muco e tramite questo viene successivamente rimossa

Curva ritenzione polmonare

Pericolosità in relazione alla concentrazione µg/Nm3 = peso in µg delle particelle contenute in 1 m3 di aria in condizioni normali (5x105Pa, 0°C); ppm = volume delle particelle contenute in 106 unità di volume (parti per milione); una persona adulta, impegnata in un lavoro normale, respira da 7 a 10 litri d’aria al minuto

Principali inquinanti aerodispersi: SO2 gas dal caratteristico odore pungente emissioni dovute prevalentemente all’utilizzo di combustibili solidi e liquidi con contenuto di zolfo, Problemi alle vie aeree (bronchite, tracheite, spasmi bronchiali) e/o difficoltà respiratoria negli asmatici.

Principali inquinanti aerodispersi: (NOX) Nox= NO (inodore e incolore) che viene ossidato a NO2 (colore rosso- bruno odore pungente e soffocante) Dà luogo in presenza di idrocarburi a smog fotochimico Emissioni dovute al traffico veicolare e al riscaldamento domestico (anche con caldaie a metano) effetti acuti: infiammazione delle mucose, decremento della funzionalità polmonare e l’edema polmonare. Gli effetti a lungo termine: un aumento delle malattie respiratorie, alterazioni polmonari, aumento infezioni polmonari batteriche e virali. Il gruppo a maggior rischio è costituito dagli asmatici e dai bambini

Principali inquinanti aerodispersi: (CO) Prodotto dalla combustione incompleta delle sostanze contenenti carbonio Fonti: traffico, industria e riscaldamento domestico Gas velenoso Sintomi: diminuzione della capacità di concentrazione, turbe della memoria, alterazione del comportamento, confusione mentale, alterazione della pressione sanguigna, accelerazione del battito cardiaco, vasodilatazione e vasopermeabilità con conseguenti emorragie, effetti perinatali.

Principali inquinanti aerodispersi: particolato Frazione extratoracica (cavità nasali, faringe e laringe): effetti irritativi locali quali secchezza e infiammazione; Frazione tracheobronchiale (trachea, bronchi e bronchioli): aggravamento delle malattie respiratorie croniche (asma, bronchite ed enfisema) ed eventualmente tumori. Le particelle con un diametro inferiore ai 5-6 µm possono depositarsi nei bronchioli e negli alveoli e causare infiammazione, fibrosi e neoplasie E’ stato accertato un effetto sinergico in seguito all’esposizione combinata di particelle sospese e SO2

Principali inquinanti aerodispersi: benzene Sorgenti: traffico veicolare, depositi combustibile, industria (cokerie, raffinerie) A concentrazioni moderate: stordimento, eccitazione, pallore, debolezza, mal di testa, respiro affannoso, senso di costrizione al torace. A livelli più elevati: eccitamento, euforia e ilarità, seguiti da fatica e sonnolenza (nei casi più gravi arresto respiratorio, convulsioni muscolari, morte)

Principali inquinanti aerodispersi: IPA Provengono dalla combustione incompleta di materiale organico (olio combustibile, gas, carbone e legno) Fonti: traffico veicolare, impianti termici, centrali termoelettriche, inceneritori e cokerie sono generalmente presenti sulle particelle con diametro aerodinamico minore di 2 micron (le più pericolose) Effetti: irritazione di naso, gola ed occhi. Hanno proprietà mutagene e cancerogene

Principali inquinanti aerodispersi: As, Cd, Ni presenti in atmosfera sotto forma di particolato aerotrasportato Origine: attività mineraria, fonderie e raffinerie, produzione energetica, incenerimento dei rifiuti, attività agricola Effetti: cancerogeni per l’uomo

Principali inquinanti aerodispersi: Piombo Provenienza: traffico veicolare (benzina al piombo), e industrie (combustione del carbone e dell’olio combustibile, processi di estrazione e lavorazione dei minerali che contengono Pb, fonderie, industrie ceramiche e inceneritori di rifiuti) Effetti: è velenoso. Entra in circolo nell’organismo attraverso la respirazione, viene trasportato dal sangue e si deposita nei vari organi.

Proprietà dinamiche del particolato 𝑅= 𝐶 𝑟 𝜌 𝑎 𝑠 𝑢 2 2 Re>1000, sfere Cr=0,44 𝑅=0.44 𝜋 8 𝜌 𝑎 𝑑 2 𝑢 2 Re<3,sfere ( 𝐶 𝑟 = 24 𝑅𝑒 ) 𝑅=3  𝜂 𝑑 𝑢 3<Re<1000, 𝑅= 18,5 2 𝜋 4 𝜌 𝑎 0,4 𝑑 1,4 𝑢 1,4 𝜂 0,6 𝐹 𝑔 = 4 3 𝜋 𝑑 3 8 𝜌 𝑚 𝑔= 𝜋 6 𝑑 3 𝜌 𝑚 𝑔 Fg Sfera in caduta libera in atmosfera

Sedimentazione: velocità terminale Dopo una fase iniziale (in genere breve) si raggiunge l’equilibrio tra forza di gravità e resistenza aerodinamica Se la particella è «grossa» (d>100 µm) e «pesante» ( 2400 kg/m3) l’equilibrio avviene in condizioni di moto turbolento (Re>1000) 𝜋 6 𝑑 3 𝜌 𝑚 𝑔=0.44 𝜋 8 𝜌 𝑎 𝑑 2 𝑢 2 → 𝑢 𝑡 = 8 𝜌 𝑚 𝑑 𝑔 6∙0,44∙ 𝜌 𝑎 = 3 𝜌 𝑚 𝑑 𝑔 𝜌 𝑎 La velocità terminale è superiore a 0,5 m/s

Sedimentazione: velocità terminale Se la particella è «fine» (d<10 µm) ancorché «pesante» ( 2400 kg/m3) l’equilibrio avviene in condizioni di moto laminare (Re<3) 𝜋 6 𝑑 3 𝜌 𝑚 𝑔=3 𝜂 𝑑 𝑢 𝑡 ⟹ 𝑢 𝑡 = 𝜌 𝑚 𝑔 𝑑 2 18 𝜂 La velocità terminale non supera i 0,1 m/s Per diametri intermedi (10<d<300) ci si trova in una zona di transizione con velocità terminali 0,1<v<4 m/s

Sedimentazione: velocità terminale di particelle di quarzo [2400 kg/m3]

Sedimentazione: spazio percorso da particelle «veloci» smerigliatrice troncatrice

Sedimentazione: spazio percorso da particelle «veloci»   Smerigliatura Troncatura Vel giri/min 5760 2880 diametro disco m 0,115 0,250 velocità periferica m/s 34,7 37,7 materiale acciaio legno densità kg/m3 7800 900 velocità iniziale diametro particella micron 50 100 0,00005 0,0001 densità aria 1,2 2,2 accelerazione m/s2 - 1.221,43 - 11.464,53 velocità finale 0,5 spazio di arresto 4,133 0,531 lo studio del moto può svolgersi trascurando la forza di gravità Se le particelle sono grossolane e pesanti, il moto sarà turbolento 𝐹=𝑚𝑎=𝑚𝑔−0,44 𝜋 8 𝜌 𝑎 𝑑 2 𝑢 2 𝑎= 𝑑𝑢 𝑑𝑡 =𝑔− 1 3 𝜌 𝑎 𝜌 𝑚 𝑢 2 𝑑 𝑆= 𝑡 0 𝑡 𝑢 𝑑𝑡 =3 𝜌 𝑚 𝜌 𝑎 𝑑 ln 𝑢 0 𝑢

Centrifugazione 𝐹 𝑐 = 𝜋 6 𝑑 3 𝜌 𝑚 𝑟 𝜔 2 𝐹 𝑐 = 𝜋 6 𝑑 3 𝜌 𝑚 𝑟 𝜔 2 In condizioni di equilibrio dinamico e per moto laminare (Fc=R): 𝜋 6 𝑑 3 𝜌 𝑚 𝑟 𝜔 2 =3 𝜋 𝜂 𝑑 𝑢c 𝑢 𝑐 = 𝑟 𝜔 2 𝜌 𝑚 𝑑 2 18 𝜂 Ricordando la velocità di sedimentazione 𝑢 𝑡 = 𝜌 𝑚 𝑔 𝑑 2 18 𝜂 si ottiene in definitiva 𝑢 𝑐 = 𝑟 𝜔 2 𝑔 𝑢 𝑡 = 𝑣 2 𝑟 𝑔 𝑢 𝑡 𝑣 2 𝑟 𝑔 «Fattore di separazione»

H/D = «efficienza» di separazione Urto Sperimentalmente l’efficienza dipende dal Fattore di separazione 𝑢 𝑡 𝑉 0 𝑔 𝐷 ut velocità di sedimentazione [m/s]; V0 velocità della corrente [m/s]; g accelerazione di gravità [m/s2]; D ingombro dell'ostacolo [m]. In pratica l’urto è efficace solo per particelle molto grosse

Precipitazione elettrostatica Campo elettrico molto intenso (10.000 - 70.000 volt/m) Effetto corona: corrente elettrica tra un conduttore e l’aria in assenza di arco Il particolato viene caricato e si dirige verso l'elettrodo di captazione dove, una volta a contatto con esso, perde la sua carica e cade lungo le pareti del precipitatore

Assorbimento Processo attraverso il quale un gas puro portato a contatto con un liquido, in condizioni assegnate di temperatura e pressione, tende a sciogliersi parzialmente sino al raggiungimento delle condizioni di equilibrio termodinamico. 1 litro d’acqua, in condizioni normali, può sciogliere 710 l di ammoniaca, 8 l di anidride solforosa, 28 cm3 di ossigeno. La quantità di un gas che si discioglie in un liquido aumenta al diminuire della temperatura e al crescere della pressione L’assorbimento può essere associato a una reazione chimica in virtù della quale si scioglie una quantità più elevata di gas, con l’inconveniente però di rendere meno agevole la rigenerazione del liquido solvente.

Assorbitori: principali tipologie Colonna a piatti Colonna a riempimento Colonna a bolle

Adsorbimento Fenomeno in virtù del quale la superficie di una sostanza solida, detta adsorbente, fissa molecole provenienti da una fase gassosa o liquida con cui è a contatto Il fenomeno è esotermico Applicazioni: deumidificazione dell’aria ricupero di solventi volatili maschere di protezione contro gas tossici depurazione di acque inquinate. superficie specifica da 500 a 2500 m2/g